材料表面与界面综述

粘着磨损及影响因素的研究摘要：粘着磨损是磨损的失效基本类型之一,本文根据材料的表面状态和内部结构阐述了影响粘着作用的机理和因素并给出了一些实用的克服粘着磨损的措施。

关键词：粘着磨损；摩擦副；粘着力；吸附膜；氧化膜1 引言磨损是材料和零件的主要失效形式之一，每年给人类带来上千亿美元的巨额浪费。

而粘着磨损是一种最常见的的磨损形式，它在摩擦学的研究和应用中有非常重要的地位和作用。

世界上技术先进的国家都为粘着磨损的研究及对策投入了大量的财力和人力[1]。

粘着磨损按程度分为涂抹、擦伤、粘焊和咬卡等几种。

许多零件、工具的报废和失效都和粘着磨损有关。

如轴承、凸轮、蜗轮、齿轮、量具、刃具、模具。

真空环境的粘着磨损已成为空间技术的核心问题。

另外，工作在气态、液态和侵蚀介质中的原子能反应堆及其他承受重载的机械装备也不能摆脱粘着磨损。

由此可见，研究粘着磨损对国民经济各部门都具有重要的意义，特别对尖端技术更具有突出的作用[2]。

2 粘着磨损的产生及理论分析2.1 粘着磨损的产生粘着磨损是由摩擦表面的引力作用引起的。

界面上的分子使接触表面形成粘着耦合，粘着作用使摩擦副表面或亚表层产生破坏，摩擦力剧增，摩擦变得迅猛而强烈，其中粘着力的大小与摩擦表面的清洁程度、吸附层及润滑状态有关。

法向应力、切向应力、温度、变形的作用使摩擦表面的隔离层（润滑层、污染层、吸附层及氧化膜）发生破坏[3]。

2.2 粘着磨损的形式粘着磨损的形式取决于粘着的强度和表面下材料的强度等条件，如果粘着强度比摩擦副两基体金属的强度都弱，剪切将发生在界面上，这时磨损极小；如果粘着强度大于基体金属的强度，则剪切将发生在离界面的金属表层内，金属将从一个表面转移到另一个表面上，形成粘着磨损。

粘着磨损按金属转移程度不同分为以下几种形式[4]。

(1) 轻微磨损。

当粘着强度比摩擦副的两基体金属抗剪强度都弱时，剪切将发生在粘着的界面上，这时表面材料转移极少，磨损很少，但摩擦系数将增大。

纳米材料研究综述纳米材料是指微观结构至少在一维方向上受纳米尺度调制的各种固态材料, 其晶粒或颗粒尺寸在1～100 nm 数量级, 主要由纳米晶粒和晶粒界面两部分组成, 其晶粒中原子的长程有序排列和无序界面成分的组成后有大量的界面, 晶界原子达15%～50%,且原子排列互不相同,界面周围的晶格原子结构互不相关, 使得纳米材料成为介于晶态与非晶态之间的一种新的结构状态。

此外,由于纳米晶粒中的原子排列的非无限长程有序性,使得通常大晶体材料中表现出的连续能带分裂为接近分子轨道的能级。

高浓度界面及原子能级的特殊结构, 使其具有不同于常规材料和单个分子的性质如表面效应、体积效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等, 导致了纳米材料的力学性能、磁性、介电性、超导性光学乃至力学性能发生改变,使之在电子学、光学、化工陶瓷、生物、医药等诸多方面具有重要价值, 得到了广泛应用1 纳米材料研究的现状与特点1.1纳米材料研究的现状上世纪70 年代纳米颗粒材料问世, 80 年代中期在实验室合成了纳米块体材料,80 年代中期以后, 成为材料科学和凝聚态物理研究的前沿热点。

可大致分为3 个阶段;第一阶段(1990 年以前), 主要是在实验室探索用各种手段制备各种材料的纳米颗粒粉体, 合成块体(包括薄膜),研究评价表征的方法, 探索纳米材料不同于常规材料的特殊性能;第二阶段(1994 年前), 人们关注的热点是如何利用纳米材料已挖掘出来的奇特的物理、化学和力学性能,设计纳米复合材料, 通常采用纳米微粒与纳米微粒复合, 纳米微粒与常规块体复合及发展复合纳米薄膜;第三阶段(从1994年到现在), 纳米组装体系、人工组装合成的纳米结构的材料体系越来越受到人们的关注,正在成为纳米材料研究的新的热点。

1.2纳米材料研究的特点(1)纳米材料研究的内涵逐渐扩大第一阶段主要集中在纳米颗粒(纳米晶、纳米相、纳米非晶等)以及由它们组成的薄膜与块体,到第三阶段纳米材料研究对象发展到纳米丝、纳米管、微孔和介孔材料(包括凝胶和气凝胶)。

纳米摩擦学一、综述摩擦、磨损与润滑是材料表面和界面上的微观动态行为。

它涉及到金属、离子固体、半导体、陶瓷和有机材料等组成的非均匀系统的结构变化、能量转化、热力学等物理化学过程、以及在非平衡条件下的非线性流动、变形等力学行为。

仅从宏观的、连续介质的角度进行研究，难以深入地了解摩擦学现象和揭示其机理。

纳米摩擦学或称微观摩擦学是在纳米尺度上研究摩擦界面上的行为、变化、损伤及控制。

摩擦学就其性质而言属于表面科学范畴，摩擦过程中材料表面所表现的宏观特性与其微观结构密切相关。

纳米摩擦学研究提供了一种新的思维方式，即从分子、原子尺度上揭示摩擦磨损和润滑机理，建立材料微观结构与宏观特性的构性关系。

因此更加符合摩擦学的研究规律，标志着摩擦学学科发展进入一个新的阶段。

Dowson在总结20年来摩擦学的重大发展后指出人们已认识到亚微米厚度的润滑膜和表面涂层的重要作用。

现代摩擦学研究正向表面与界面科学和技术的方向发展。

纳米摩擦学（Nano Tribology）又称之为分子摩擦学（Molecular Tribology），迅速成为机械学科的前沿领域。

随着纳米科技的发展而新兴的纳米摩擦学是在原子分子尺度上研究摩擦界面上的行为、变化、损伤及其控制，成为超精密机械和微型机械研究的重要技术基础之一。

对纳米摩擦学的研究主要集中在纳米润滑与纳米摩擦两方面。

纳米摩擦学旨在原子、分子和纳米尺度下研究摩擦界面之间的摩擦、磨损与粘着行为及机理，设计和制备纳米尺度上的润滑剂和分级薄膜润滑膜，利用LB膜技术、AFM或FFM等现代表面分析技术揭示边界润滑剂的作用机理，并用计算机进行分子动力学模拟，即建立一个包含大量粒子的离散系统，建立数学和物理模型来模拟摩擦界面。

二、实验仪器为了测量原子尺度的表面形貌和表面微观动态力学行为，纳米摩擦学的实验常采用表面力仪（Surface force apparatus）和扫描探针技术。

具体有扫描隧道显微镜（STM）、原子力显微镜（AFM）和摩擦力显微镜（FFM）。

表面张力测试方法综述一、力学法力学法是利用探针与液体或固体表面接触时所受到的力来计算表面张力或界面张力的方法。

这种方法需要使用特定形状和材质的探针，如杜氏环、威廉板、铂金板等，以及灵敏的天平或压力传感器。

力学法的优点是操作简单，适用于各种类型的液体和固体，不受温度和电导率的影响。

力学法的缺点是受到探针的清洁度、润湿性、振动等因素的影响，精度较低，不能测量动态表面张力。

1.1 杜氏环法杜氏环法是一种常用的力学法，它使用一个由铂金丝制成的环形探针，将其浸入液体中，然后缓慢地提起，直到探针与液体表面脱离。

在这个过程中，液体会在探针周围形成一个薄膜，对探针产生一个向下拉的力。

这个力与液体的表面张力成正比，通过测量这个力可以计算出表面张力。

杜氏环法适用于测量纯净液体或稀溶液的表面张力，也可以测量两种不相混溶的液体之间的界面张力。

杜氏环法的计算公式为：γ=F 4πR其中γ为表面张力或界面张力，F为探针所受到的最大拉力，R为探针的半径。

1.2 威廉板法威廉板法是一种改进的杜氏环法，它使用一个由铂金制成的矩形板作为探针，将其水平地放置在液体表面上，然后缓慢地提起，直到探针与液体表面脱离。

在这个过程中，液体会在探针两侧形成两个薄膜，对探针产生一个向下拉的力。

这个力与液体的表面张力成正比，通过测量这个力可以计算出表面张力。

威廉板法适用于测量纯净液体或稀溶液的表面张力，也可以测量两种不相混溶的液体之间的界面张力。

威廉板法的计算公式为：γ=F 2L其中γ为表面张力或界面张力，F为探针所受到的最大拉力，L为探针的长度。

1.3 铂金板法铂金板法是一种简便的力学法，它使用一个由铂金制成的矩形板作为探针，将其垂直地插入液体中，然后缓慢地提起，直到探针与液体表面脱离。

在这个过程中，液体会在探针周围形成一个液柱，对探针产生一个向下拉的力。

这个力与液体的表面张力成正比，通过测量这个力可以计算出表面张力。

铂金板法适用于测量纯净液体或稀溶液的表面张力，也可以测量两种不相混溶的液体之间的界面张力。

单层石墨烯的水接触角1.引言1.1 概述概述：石墨烯是一种由碳原子构成的二维晶体结构，具有出色的导电性、热导性和机械强度。

由于其独特的结构和性质，石墨烯在众多领域引起了广泛的研究兴趣，其中包括在界面科学和表面改性领域的应用。

水接触角是评价固体表面亲水性或疏水性的重要指标之一。

而单层石墨烯的水接触角是指水滴在单层石墨烯表面的接触角度。

研究单层石墨烯的水接触角，对于深入理解其表面性质以及在各种应用中的潜在应用具有重要意义。

本文将综述单层石墨烯的水接触角的研究现状，并探讨影响水接触角的关键因素。

同时，还将展望未来研究的方向和单层石墨烯在该领域的应用前景。

通过对单层石墨烯的结构特点和水接触角的定义进行介绍，可以更好地理解和评估单层石墨烯在水相界面上的行为，为进一步的研究和应用提供理论基础。

接下来，我们将详细介绍单层石墨烯的结构特点和水接触角的定义及其影响因素。

1.2文章结构文章结构部分的内容可以参考以下的写法：1.2 文章结构本文将按照以下结构进行讨论和分析单层石墨烯的水接触角研究：首先，在引言部分，我们将对整篇文章进行一个概述，介绍单层石墨烯的水接触角在当前科研领域中的重要性和研究现状。

接下来，在正文部分，我们将首先介绍单层石墨烯的结构特点，包括其由碳原子构成的特殊结构和独特的电子性质。

我们将详细讨论这些结构特点如何影响单层石墨烯在水接触角实验中的表现。

然后，我们将深入理解水接触角的定义和影响因素。

我们将解释水接触角的测量原理，并探讨影响单层石墨烯水接触角的因素，例如表面能、表面化学性质和外界温度等。

之后，在结论部分，我们将回顾单层石墨烯水接触角的研究现状，总结已有的研究成果和发展趋势。

同时，我们将讨论未来研究的方向和单层石墨烯水接触角在材料科学、纳米技术和生物医学等领域的潜在应用前景。

通过以上结构，本文将全面而系统地呈现单层石墨烯水接触角的研究现状和未来方向。

我们相信，通过对单层石墨烯的水接触角的深入探讨，我们能够在材料科学和工程领域中取得更好的应用和突破。

第49卷第7期 2021年7月硅 酸 盐 学 报Vol. 49，No. 7 July ，2021JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY DOI ：10.14062/j.issn.0454-5648.20200892SiC/SiC 复合材料抗氧化界面相的研究现状及展望杨会永1，徐 彬1，陈 典1，王 方1，陈 智1，罗瑞盈2，李明远3，袁 钦4，刘同淇1(1. 南昌航空大学材料科学与工程学院，江西 南昌330063；2. 北京航空航天大学物理科学与核能工程学院，北京100191； 3. 中国人民解放军陆军第九综合训练基地，河北 宣化 075100；4. 中国科学院宁波材料技术与工程研究所，浙江 宁波315201)摘 要：SiC/SiC 复合材料具有耐高温、抗氧化、耐烧蚀、抗热震等优异性能，是航空航天领域理想的高温结构材料。

界面相是影响SiC/SiC 复合材料性能的关键因素之一。

依据陶瓷基复合材料界面相设计理念的不同，本工作将SiC/SiC 复合材料界面相分为层状结构、难熔氧化物、稀有金属盐、多元陶瓷4大类，综述了各类界面相的材料种类与形式、力学及抗氧化性能改性效果、性能影响因素及作用机理、存在的问题，并对未来发展趋势进行了展望。

关键词：碳化硅纤维增强碳化硅基复合材料；界面相；研究现状；抗氧化中图分类号：TQ343 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2021)07–1446–11 网络出版时间：2021–06–25Development on Oxidation Resistant Interphase of SiC/SiC CompositesYANG Huiyong 1, XU Bin 1, CHEN Dian 1, WANG Fang 1, CHEN Zhi 1, LUO Ruiying 2, LI Mingyuan 3, YUAN Qin 4, LIU Tongqi 1(1. School of Materials Science and Engineering, Nanchang Hangkong University, Nanchang 330063, China;2. School of Physics and Nuclear Energy Engineering, Beihang University, Beijing 100191, China;3. Army's Ninth Comprehensive Training Base, Xuanhua 075100, Hubei, China;4. Ningbo Institute of Material Technology and Engineering, Chinese Academy of Sciences, Ningbo 315201, Jiangsu, China)Abstract: As the ideal candidate materials for high-temperature structure parts in aeronautics and astronautics domain, SiC/SiC composites possess some advantages, e.g ., heat-resistant, oxidation resistance, ablation resistance and heat shock resistance. Interphase is one of critical factors affecting the performances of SiC/SiC composites. According to the interphase design philosophy of ceramics matrix composites, the interphases of SiC/SiC composites are divided into four kinds, i.e ., layered structure, refractory oxide, rare metal salts and multiple components ceramics. In this review, the species and styles of interphase, modifying effects on mechanical and oxidation resistance properties, influence factors on the properties and mechanisms and some existing problems were represented, and the proper perspectives were proposed.Keywords: silicon carbide fiber reinforced silicon carbide matrix composites; interphase; research status; oxidation resistance连续碳化硅纤维增强碳化硅基(SiC/SiC)复合材料具有低密度、高比强度、高比模量、耐高温、抗氧化、耐烧蚀、耐冲刷、抗热震等优异性能，是航空航天领域理想的高温结构材料[1–3]。

可渗透反应墙(PRB)技术综述可渗透反应墙（Permeable Reactive Barrier，PRB）技术是一种新兴的土壤和地下水治理技术，可以有效地去除土壤和地下水中的有害污染物质。

它以墙体为界面，在地下水污染源处建立有选择性的反应或传输通道，使得地下水中的有害污染物质能够在墙体内与阻止物体产生吸附、沉淀、还原或氧化等化学反应过程，从而实现去除。

PRB墙体材料通常是具有一定反应性质的填料材料，常用的填料包括铁-钛矿、零价铁、石英砂、钙基材料、椰壳活性炭等。

填料表面可发生吸附、还原、氧化、水解等过程，相关的反应可以有效地去除废物资源库中的污染物。

与其他土壤和地下水治理技术相比，PRB技术具有如下优点：1.针对场地特殊情况，可以为其他治理技术提供有效的补充。

2.安装方便，可以在不打扰当地环境的情况下实施。

3.构建成本相对较低，维护成本也低。

4.对稳定污染物具有高效率和高选择性。

PRB技术的实施可以分为设计、建设和装备调试三个阶段。

其中，PRB技术设计的关键是考虑墙体材料的选择和填充，以及墙体的布局和配置等。

一般来说，PRB技术的设计要考虑到以下几个方面：1.研究污染物的特点和分布；2.确定墙体的厚度和长度；3.选择填充材料，考虑其反应性、稳定性和可重复性；4.确定墙体的渗透性；5.考虑墙体自然缺陷和泄漏风险，提出处理措施。

建设阶段，主要是墙体的构建和填充工作。

PRB技术的施工应遵循安全、环保、承受力及渗透性标准。

在整个建设过程中，应加强对填充材料的选择、挑选和检验，对较大的填料应进行液压封装。

在墙体的填充过程中，应控制填充速度，避免填充空隙和易流动的介质材料等现象，保证墙体的稳定性和渗透性。

装备调试阶段主要是对墙体的渗漏、稳定性、渗透性和选择性进行测试，通过对反应堆的参数设置，如流速、孔隙度、反应物的浓度等因素的调整，不断优化反应堆的性能。

总之，PRB技术是一种有效的土壤和地下水治理技术，具有建设便捷、维护成本低等特点。

随着功率器件向微型化、集成化快速发展，其产生的功率密度随之显著增加，对散热技术也提出了更高的要求。

热界面材料用于填充固体界面间的气体空隙，减小界面接触热阻，因而在功率器件热管理中发挥着重要的作用。

本文综述了近年来国内外热界面材料的研究进展，包括单一基体的热界面材料、聚合物基复合热界面材料和金属基热界面材料等，讨论了各类界面材料的强化换热效果及机理。

总结了热界面材料发展过程中面临的问题，并展望未来的研究方向。

随着第三代半导体和微电子集成技术的快速发展，功率器件及其设备，如相控阵雷达、大功率 LED、高性能数据中心、智能手机、医疗设备等体现出性能高、体积小、集成度高的发展特点。

但高密度的封装使功率器件内部热流密度大幅升高，局部发热功率增大，对器件的性能和寿命造成严重影响，因而需要通过散热器将这部分热量及时导出。

由于固体表面粗糙度的影响，芯片与散热器、封装外壳与散热器之间会存在大量充满空气的间隙，而空气的导热系数只有 0.01～0.04 W·m−1·K−1，大大降低了导热效率，因此需要填充具有高热导率的热界面材料来构造有效的导热通路。

本文通过综述热界面材料的研究现状，分析不同种类热界面材料的导热机理和影响因素，最后展望热界面材料未来的发展方向。

1功率芯片的散热方式分为直接式和间接式，如图 1 所示。

直接式是通过热沉直接将芯片所产生的热量与外部环境进行热交换；间接式先将芯片的热量传递到封装外壳，由外壳将热量传递至热沉，再与外界进行热量交换。

在功率器件与散热器直接接触时，由于固体表面不是绝对光滑的，二者的实际接触面积仅为表观接触面积的 1%～2%，界面之间存在大量的间隙，而这些间隙会被导热率极低的空气填充，增加了界面热阻。

图 1 芯片的两种散热方式 (箭头为主要热流方向)热界面材料 (Thermal Interface Materials, TIM) 是一种用于填充固体材料间气体空隙的材料，如图 2 所示，可以提高界面导热系数，优化功率器件热管理性能，从而提升功率器件可靠性，延长使用寿命。

纳米材料及应用综述蔡春波摘要:纳米材料是当今材料学科发展领域最重要的前沿研究课题，本文详细介绍纳米材料的范围、定义、四个基本效应以及介绍了纳米材料与传统材料的区别及在涂料、催化和精细化工及陶瓷、电子学等方面的应用,最后对纳米材料技术的发展进行了展望方面的具体应用情况。

关键词：纳米材料发展应用Abstract: Nano materials is the most important development of materials research, the frontiers of nanometer materials is introduced in detail in this paper, the definition and scope of four basic effects and introduces the nanometer material and the difference between traditional materials and coatings, catalysis and fine chemical industry and ceramics, electronics, etc, the application of nanometer materials technology development prospects of specific application.Key word: Nano materials development application1.引言纳米材料是指晶粒尺寸为纳米级(10-9米)的超细材料，它的微粒尺寸大于原子簇，小于通常的微粒，一般为100一102nm。

它包括体积分数近似相等的两个部分:一是直径为几个或几十个纳米的粒子;二是粒子间的界面。

前者具有长程序的晶状结构，后者是既没有长程序也没有短程序的无序结构。

1984年德国萨尔兰大学的Gleiter以及美国阿贡试验室的Siegel相继成功地制得了纯物质的纳米细粉。

PVDF表面张力1. 引言表面张力是液体分子间相互作用的结果，它是指液体表面上单位长度的力。

聚偏氟乙烯（Polyvinylidene Fluoride，简称PVDF）是一种重要的高分子材料，具有良好的耐高温性、耐化学性和电绝缘性等特点。

在应用中，了解PVDF的表面张力对于涂层、湿润性和界面相互作用等方面具有重要意义。

本文将重点介绍PVDF表面张力的研究进展，包括测量方法、影响因素以及应用前景等。

2. PVDF表面张力测量方法2.1 静态接触角法静态接触角法是目前常用的测量液体-固体界面张力的方法之一。

该方法通过测量液滴在固体表面上形成的接触角来间接计算出表面张力。

在实验中，首先将待测液体滴在固体样品上，在显微镜下观察并记录形成的接触角。

然后根据Young-Laplace方程计算出液体-固体界面的表面张力。

2.2 动态接触角法动态接触角法相比于静态接触角法，能够更准确地测量液体在固体表面上的接触角。

该方法通过旋转固体样品或液滴来测量液体-固体界面的动态接触角，并结合相关理论计算表面张力。

动态接触角法可以提供更多的实验数据，有助于深入研究PVDF表面张力的变化规律。

3. 影响PVDF表面张力的因素3.1 温度温度是影响液体表面张力的重要因素之一。

一般情况下，随着温度的升高，液体分子热运动增强，分子间距增大，导致表面张力下降。

PVDF作为高分子材料，在不同温度下其分子链会发生构象变化，从而影响其表面性质和表面张力。

因此，在研究PVDF表面张力时需要考虑温度对其性能的影响。

3.2 溶剂溶剂也是影响PVDF表面张力的重要因素之一。

不同溶剂对PVDF分子链和晶格结构的溶解程度不同，从而影响其表面性质和表面张力。

一般来说，极性溶剂对PVDF的溶解度较高，能够与PVDF分子发生较强的相互作用，导致表面张力降低。

而非极性溶剂对PVDF的溶解度较低，表面张力相对较高。

3.3 表面处理PVDF的表面处理也会对其表面张力产生影响。

左手材料及其在器件中的应用摘要：左手材料是近年来国际上研究的热点，具有负折射率、逆多普勒效应、完美成像等一系列性质，通过金属周期性结构及传输线可人工实现，在天线及新型微波器件等性能改进方面具有极大的优势。

在自然界中，介质的介电常数ε和磁导率μ是描述物质基本电磁性质的两个重要参数，这两个参数决定着电磁波的传播特性。

当介质的介电常数和磁导率都为正值时，根据电磁波理论可知介质中的电场、磁场和电磁波传播常数(E、H、k)三者之间构成右手螺旋关系，所以这类物质被称为右手材料(right一handed materials，RHMs)。

而左手材料是指介电常数和磁导率同时为负数的材料，在这种介质中，电场、磁场和电磁波传播常数三者之间构成左手螺旋关系。

这是一种新颖奇异的材料,其通常也称负折射率材料。

一、左手材料的发展历史1968年，前苏联科学家Veselago VG发现介电常数ε和磁导率μ都为负值的物质的电磁学性质与常规材料不同，还指出当平面电磁波照射在这样的媒介时，会发生反常的折射现象，不过其在自然界中并不存在，因此他的研究只是停留在理论上。

1996年Pendry提出了金属线周期结构，这种结构可使介质的介电常数为负。

1999年，Pendry等人又用电介质体设计了一种具有磁响应的周期性结构实现了介质磁导率的负值，进而展现了负折射率材料存在的可能性，人们对这种材料也投入了更多的兴趣。

2001年，加州大学San Diego分校的Smith等物理学家根据Pendry等人的建议，首次制造出在微波波段具有负介电常数和负磁导率的物质，证明了负折射材料的存在。

2002年，美国加州大学Itoh教授和加拿大多伦多大学Eleftheriades教授领导的研究组几乎同时提出一种基于周期性LC网络的实现左手材料的新方法。

目前基于LC网络的左手材料的研究在理论和实验上都有很大进展。

研究还表明LC左手材料在微波电路、天线等方面的应用中具有很大的优势。

2003年第1期 矿　产　与　地　质第17卷2003年2月M I N ERAL R ESOU RCES AND GEOLO GY总第94期疏水性有机高分子材料表面亲水性改善研究及应用现状①张　静,李　蘅,肖筱瑜(桂林矿产地质研究院,广西桂林541001)摘　要:系统介绍了改善疏水性有机高分子材料表面亲水性的物理和化学方法,简要讲述了现阶段改性疏水性有机高分子材料的用途及前景。

关键词:材料表面与界面;有机高分子材料;综述;表面改性;疏水性;亲水性中图分类号:TQ050.422;TQ050.425 文献标识码:B 文章编号:1001-5663(2003)01-0087-03 有机高分子材料可广泛应用于纺织、医药、建筑等行业,一直受到人们的重视。

在实际工作中,疏水性有机高分子材料由于表面的非极性,致使其与水溶液的润湿不理想,从而给材料的用途带来许多局限,例如:用于纺织工业中的绦纶纤维由于材料表面的疏水性导致其织品不能吸收人体的汗液,不利于做衣物;用做隐形眼镜的硅橡胶材料若不能与人眼中水溶液很好的亲和,将无法实际应用。

由此可见,改善疏水性有机高分子材料的表面亲水性与人们生活密切相关,已成为人们长期关注的课题。

人们研究发现:表面、界面结构与状态的改善可以改变材料的某些性能和适用性,通过对疏水性有机高分子材料表面化学和物理处理,改善材料的亲水性能,使其更好地为人类所用。

1　材料润湿原理通常材料表面与水溶液之间存在润湿过程,可以用扬氏方程表示:Χs-g=Χs-l+Χl-g co sΗ(1)其中Χs-g、Χs-l、Χl-g分别表示固体与气体、固体与液体及液体与气体表面张力(表面能),Η为接触角,表示为固、气、液三相平衡时,从三相交界点O处取单位长度微元沿液-气界面作切线,其与固液界面的夹角(夹有液体),如图(1)所示:从方程(1)可见:表面能Χs-g高的固体容易与水溶液发生润湿。

由此,要想提高材料的亲水性,就要提高材料的表面能。

钛合金表面微弧氧化的研究进展1前言生物医用钛合金是医用材料的重要组成部分，主要应用于治疗和替代人体器官和组织，是具有巨大发展空间的新型载体材料[1]。

钛合金由于密度小、比强度高、耐腐蚀及优良的生物相容性，已成为应用最为广泛硬组织植入材料。

此类植入体材料具有比重轻、弹性模量小的优点，因此可以减少植入体与骨界面处的应力集中[2]。

将钛合金植入机体后可以诱导骨融合，且对人体无害[2]。

但钛合金是生物惰性材料，表面无抗菌性，在生理环境中及负荷条件下耐磨、耐蚀性较差。

因此，提高植入体材料的抗腐蚀能力及抗菌性能，改善其生物相容性是钛合金植入物材料所面临的主要问题[3]。

利用表面处理工艺在钛合金表面形成一层氧化膜可以提高其性能[4]。

目前研究较多的表面改性技术有溶胶-凝胶、气相沉淀、电化学改性(微弧氧化)、等离子体喷涂等技术[5]。

微弧氧化（Microarc Oxidation）又称微等离子氧化［6］，是一种在有色金属表面原位生长氧化膜的技术。

微弧氧化采用较高电压，将工作区域由普通阳极氧化的法拉第区引入到高压放电区，可在镁、铝、钛等金属及其合金表面形成一层结合强度较高的氧化膜。

所谓微弧氧化就是将Al、Mg、Ti等金属或其合金放在电解质水溶液中，利用电化学方法，在机体的表面微孔中产生火花放电，在热化学、等离子体化学和电化学的共同作用下，生成陶瓷膜的阳极氧化方法[7]。

该陶瓷膜，可以阻止接触腐蚀，降低摩擦系数，极大地提高其耐磨和耐蚀性能，拓宽应用领域[8]。

2 常见表面改性技术2.1溶胶-凝胶用溶胶-凝胶法在钛及钛合金表面制备羟基磷灰石涂层，该涂层可改善其表面生物活性[9]。

溶胶-凝胶方法的优点主要有所得材料具有较高的纯度且较均匀，反应所需温度较低[10]，它所涉及的工艺和设备相对也较为简单。

但是，通过溶胶-凝胶技术获得的涂层需要热处理，而热处理过程通常会对钛合金机体产生不利影响[11]。

2.2气相沉积气相沉积主要分为化学气相沉积和物理气相沉积。

锂离子电池电极材料综述一、引言从上世世纪70年代起锂离子电池的研究至第一个可充式锂-二硫化钼电池于1979年研究成功，再到1991年SONY公司首次推出商品化锂离子电池产品算起，锂离子电池的发展至今已有30多年的时间。

锂离子电池是以Li+嵌入化合物为正负极的二次电池，实际上是一个锂离子浓差电池，正负极由两种不同的锂离子嵌入化合物组成。

与其它蓄电池相比，锂离子电池具有开路电压高、循环寿命长、能量密度高、安全性能高、自放电率低、无记忆效应、对环境友好等优点。

目前，锂离子电池已经被广泛应用于移动通讯、便携式笔记本电脑、摄像机、便携式仪器仪表等领域。

随着这些电器的高能化，轻量化，对锂离子电池的需求也越来越迫切。

同时被看作是未来电动汽车动力电源的重要候选者之一，并在空间技术、国防工业等大功率电源方面展示出广阔的应用前景二、工作原理锂离子电池通常正极采用锂化合物，负极采用锂－碳层间化合物。

电介质为锂盐的有机电解液。

充电时，Li+从正极脱嵌经过电解质嵌入负极，正极处于贫锂态，同时电子的补偿从外电路供给到碳负极，保证负极的电荷平衡。

放电时， Li+从负极脱嵌经过电解质嵌入正极，正极处于富锂态。

在正常充放电过程中， Li+在层状结构的碳材料和层状结构的金属氧化物的层间嵌入和脱出，一般只引起层面间距变化，不破坏晶体结构。

三、电极材料（1）电极材料的性能要求简单来说，电池主要包括正极、负极、电解质与隔膜四个部分。

正极材料通常是一种嵌入化合物，在外电场作用下化合物中的锂可逆的嵌入和嵌出；负极材料一般是层状结构的碳材料。

锂离子电池正极材料在改善电池容量方而起着非常重要的作用。

理想的正极材料应具备以下品质：点位高、比能量大、电池充放电速率快、充放电循环寿命长、密度（包括重量能量密度和体积能量密度）大、导电率高、无环境污染、成本低、易制成电极和低温性能好等。

选取负极材料的依据是锂在其中可逆容量、反应电位、扩散速率等。

理想的负极材料应具有电位低、比能量大、电池充放电速率快、充放电循环寿命长、密度（包括重量能量密度和体积能量密度）大、导电率高和低温性能好等优良品质。

界面偶极对能级的影响一、引言界面偶极对能级的影响是材料科学领域中的一个重要研究方向。

在纳米材料、半导体器件和太阳能电池等领域中，界面偶极效应对材料性能的影响至关重要。

本文将从理论和实验两个方面综述界面偶极对能级的影响。

二、理论分析1. 界面偶极效应概述界面偶极效应指的是不同材料之间电子云密度分布不均匀所产生的电场效应。

当两种不同材料接触时，由于它们之间存在化学键或几何结构上的差异，电子云密度分布会发生变化，进而产生电场。

这种电场称为界面偶极场。

2. 界面偶极对半导体能级结构的影响半导体器件中常常涉及到不同半导体材料之间的接触。

当两种不同半导体接触时，由于它们之间存在化学键或几何结构上的差异，会形成一个势垒。

此时，如果存在界面偶极场，则会进一步改变势垒高度和形状，影响半导体器件的性能。

界面偶极场可以改变表面态密度和载流子浓度，从而影响半导体器件的接触电阻和电学性能。

3. 界面偶极对太阳能电池的影响太阳能电池中的光伏效应是利用半导体材料吸收光子并将其转化为电子-空穴对。

当两种不同半导体材料接触时，由于它们之间存在化学键或几何结构上的差异，会形成一个势垒。

此时，如果存在界面偶极场，则会进一步改变势垒高度和形状，从而影响太阳能电池的光伏效率。

在异质结太阳能电池中，界面偶极场可以改变载流子分布和复合速率，从而影响光伏效率。

三、实验验证1. 界面偶极对金属-半导体接触的影响通过测量金属-半导体接触的电学性质来研究界面偶极对能级结构的影响。

在Au/n-GaAs接触中发现了明显的Schottky势垒高度依赖于Au和GaAs之间的界面偶极场。

这表明，界面偶极场可以改变金属-半导体接触的势垒高度和形状，从而影响电学性能。

2. 界面偶极对太阳能电池的影响通过测量太阳能电池的光伏性质来研究界面偶极对能级结构的影响。

在CdS/CdTe异质结太阳能电池中发现了明显的光伏效率依赖于CdS 和CdTe之间的界面偶极场。

这表明，界面偶极场可以改变异质结太阳能电池的光伏效率。

多孔陶瓷材料的制备及其应用丁正平摘要:多孔材料由于其孔结构所具有的性能，在工业和社会生产中作用显著，本文第一章简述了多孔材料的分类、与传统材料的差别、制备的一般方法、评价体系以及应用。

多孔材料主要分为两大类多孔陶瓷和多孔金属材料。

多孔陶瓷由于既具有陶瓷的一般性质又具有独特的多孔结构，因而既具有一般陶瓷的性质，比如：耐热性能、稳定的化学性能、一定的强度；同时具有孔结构的渗透性能、吸声性能等等，因而在很多方面具有应用。

本文综述了多孔陶瓷的几种制备方法、性能表征、以及几个方面的应用。

关键词：多孔陶瓷制备应用目录1.多孔材料 (1)1.1多孔材料的概念 (1)1.2多孔材料的分类 (1)1.3多孔材料的性能特点 (2)1.4一般多孔材料的制备方法 (3)1.5成品的评价系统 (3)1.6多孔材料的应用 (3)2.多孔陶瓷 (4)2.1概述 (4)2.2性能特点 (4)2.3多孔陶瓷制备方法 (4)2.4性能及表征 (10)2.5 多孔陶瓷的应用 (14)2.6 前景与展望 (16)参考文献 (18)1多孔材料1.1 多孔材料的概念多孔材料是一种由相互贯通或封闭的孔洞构成网络结构的材料，孔洞的边界或表面由支柱或平板构成。

这些支柱或者平板通常被称为固定相，起到支撑整个材料的作用，材料的力学性能主要取决于固定相的性能，孔洞中填充的物质称之为流动相，根据填充物物理状态的不同，又可以细分为气相和液相，气相的较为常见，整个多孔材料就是由固定向和流动相组成。

典型的孔结构有：一种是由大量多边形孔在平面上聚集形成的二维结构；由于其形状类似于蜂房的六边形结构而被称为“蜂窝”材料；更为普遍的是由大量多面体形状的孔洞在空间聚集形成的三维结构, 通常称之为“泡沫”材料。

根据功能材料的要求，多孔材料的具备以下两个要素:一是材料中必须包含大量的空隙；二是材料必须被用来满足某种或者某些设计要求已达到所期待的某种性能指标，多孔材料中的空隙相识设计者和使用者所希望得到的功能相，为材料的性能提供优化作用[1]。